3.3.17 R8:
R8的作用在保护Q1,避免Q1呈现浮接状态。
3.3.18 R7(Rs电阻):
3843 Pin3脚电压最高为1V,R7的大小须与R4配合,以达到高低压平衡的目的,一般使用2W M.O.电阻,设计时先决定R7後再加上R4补偿,一般将3843 Pin3脚电压设计在0.85V~0.95V之间(视瓦数而定,若瓦数较小则不能太接近1V,以免因零件误差而顶到1V)。
3.3.19 R5,C3(RC filter):
滤除3843 Pin3脚的杂讯,R5一般使用1KΩ 1/8W,C3一般使用102P/50V的陶质电容,C3若使用电容值较小者,重载可能不开机(因为3843 Pin3瞬间顶到1V);若使用电容值较大者,也许会有轻载不开机及短路Pin过大的问题。
3.3.20 R9(Q1 Gate电阻 ):
R9电阻的大小,会影响到EMI及温昇特性,一般而言阻值大,Q1 turn on / turn off的速度较慢,EMI特性较好,但Q1的温昇较高、效率较低(主要是因为turn off速度较慢);若阻值较小, Q1 turn on / turn off的速度较快,Q1温昇较低、效率较高,但EMI较差,一般使用51Ω-150Ω 1/8W.
3.3.21 R6,C4(控制振荡频率):
决定3843的工作频率,可由Data Sheet得到R、C组成的工作频率,C4一般为10nf的电容(误差为5%),R6使用精密电阻,以DA-14B33为例,C4使用103P/50V PE电容,R6为3.74KΩ 1/8W精密电阻,振荡频率约为45 KHz.
3.3.22 C5:
功能类似RC filter,主要功用在於使高压轻载较不易振荡,一般使用101P/50V陶质电容。
3.3.23 U1(PWM IC):
3843是PWM IC的一种,由Photo Coupler (U2)回授信号控制Duty Cycle的大小,Pin3脚具有限流的作用(最高电压1V),目前所用的3843中,有KA3843(SAMSUNG)及UC3843BN(S.T.)两种,两者脚位相同,但产生的振荡频率略有差异,UC3843BN较KA3843快了约2KHz,fT的增加会衍生出一些问题(例如:EMI问题、短路问题),因KA3843较难买,所以新机种设计时,尽量使用UC3843BN.
3.3.24 R1、R11、R12、C2(一次侧回路增益控制):
3843内部有一个Error AMP(误差放大器),R1、R11、R12、C2及Error AMP组成一个负回授电路,用来调整回路增益的稳定度,回路增益,调整不恰当可能会造成振荡或输出电压不正确,一般C2使用立式积层电容(温度持性较好)。
3.3.25 U2(Photo coupler)
光耦合器(Photo coupler)主要将二次侧的信号转换到一次侧(以电流的方式),当二次侧的TL431导通後,U2即会将二次侧的电流依比例转换到一次侧,此时3843由Pin6 (output)输出off的信号(Low)来关闭Q1,使用Photo coupler的原因,是为了符合安规需求(primacy to secondary的距离至少需5.6mm)。
3.3.26 R13(二次侧回路增益控制):
控制流过Photo coupler的电流,R13阻值较小时,流过Photo coupler的电流较大,U2转换电流较大,回路增益较快(需要确认是否会造成振荡),R13阻值较大时,流过Photo coupler的电流较小,U2转换电流较小,回路增益较慢,虽然较不易造成振荡,但需注意输出电压是否正常。
3.3.27 U3(TL431)、R15、R16、R18
调整输出电压的大小, ,输出电压不可超过38V(因为TL431 VKA最大为36V,若再加Photo coupler的VF值,则Vo应在38V以下较安全),TL431的Vref为2.5V,R15及R16并联的目的使输出电压能微调,且R15与R16并联後的值不可太大(尽量在2KΩ以下),以免造成输出不准。
3.3.28 R14,C9(二次侧回路增益控制):
控制二次侧的回路增益,一般而言将电容放大会使增益变慢;电容放小会使增益变快,电阻的特性则刚好与电容相反,电阻放大增益变快;电阻放小增益变慢,至於何谓增益调整的最佳值,则可以Dynamic load来量测,即可取得一个最佳值。
3.3.29 D4(整流二极体):
因为输出电压为3.3V,而输出电压调整器(Output Voltage Regulator)使用TL431(Vref=2.5V)而非TL432(Vref=1.25V),所以必须多增加一组绕组提供Photo coupler及TL431所需的电源,因为U2及U3所需的电流不大(约10mA左右),二极体耐压值100V即可,所以只需使用1N4148(0.15A/100V)。
3.3.30 C8(滤波电容):
因为U2及U3所需的电流不大,所以只要使用1u/50V即可。
3.3.31 D5(整流二极体):
输出整流二极体,D5的使用需考虑:
a. 电流值
b. 二极体的耐压值
以DA-14B33为例,输出电流4A,使用10A的二极体(Schottky)应该可以,但经点温昇验证後发现D5温度偏高,所以必须换为15A的二极体,因为10A的VF较15A的VF 值大。耐压部分40V经验证後符合,因此最後使用15A/40V Schottky.
3.3.32 C10,R17(二次侧snubber) :
D5在截止的瞬间会有spike产生,若spike超过二极体(D5)的耐压值,二极体会有被击穿的危险,调整snubber可适当的减少spike的电压值,除保护二极体外亦可改善EMI,R17一般使用1/2W的电阻,C10一般使用耐压500V的陶质电容,snubber调整的过程(264V/63Hz)需注意R17,C10是否会过热,应避免此种情况发生。
3.3.33 C11,C13(滤波电容):
二次侧第一级滤波电容,应使用内阻较小的电容(LXZ,YXA…),电容选择是否洽当可依以下三点来判定:
a. 输出Ripple电压是符合规格
b. 电容温度是否超过额定值
c. 电容值两端电压是否超过额定值
3.3.34 R19(假负载):
适当的使用假负载可使线路更稳定,但假负载的阻值不可太小,否则会影响效率,使用时亦须注意是否超过电阻的额定值(一般设计只使用额定瓦数的一半)。
3.3.35 L3,C12(LC滤波电路):
LC滤波电路为第二级滤波,在不影响线路稳定的情况下,一般会将L3 放大(电感量较大),如此C12可使用较小的电容值。
4 设计验证:(可分为三部分)
a. 设计阶段验证
b. 样品制作验证
c. QE验证
4.1 设计阶段验证
设计实验阶段应该养成记录的习惯,记录可以验证实验结果是否与电气规格相符,以下即就DA-14B33设计阶段验证做说明(验证项目视规格而定)。
4.1.1 电气规格验证:
4.1.1.1 3843 PIN3脚电压(full load 4A) :
90V/47Hz = 0.83V
115V/60Hz = 0.83V
132V/60Hz = 0.83V
180V/60Hz = 0.86V
230V/60Hz = 0.88V
264V/63Hz = 0.91V
4.1.1.2 Duty Cycle , fT:
4.1.1.3 Vin(min) = 100V (90V / 47Hz full load)
4.1.1.4 Stress (264V / 63Hz full load) :
Q1 MOSFET:
4.1.1.5 辅助电源(开机,满载)、短路Pin max.:
4.1.1.6 Static (full load)
Pin(w) Iin(A) Iout(A) Vout(V) P.F. Ripple(mV) Pout(w) eff
90V/47Hz 18.7 0.36 4 3.30 0.57 32 13.22 70.7
115V/60Hz 18.6 031 4 3.30 0.52 28 13.22 71.1
132V/60Hz 18.6 0.28 4 3.30 0.50 29 13.22 71.1
180V/60Hz 18.7 0.21 4 3.30 0.49 30 13.23 70.7
230V/60Hz 18.9 0.18 4 3.30 0.46 29 13.22 69.9
264V/60Hz 19.2 0.16 4 3.30 0.45 29 13.23 68.9
4.1.1.7 Full Range负载(0.3A-4A)
(验证是否有振荡现象)
4.1.1.8 回授失效(输出轻载)
Vout = 8.3Vê90V/47Hz
Vout = 6.03Vê264V/63Hz
4.1.1.9 O.C.P.(过电流保护)
90V/47Hz = 7.2A
264V/63Hz = 8.4A
4.1.1.10 Pin(max.)
90V/47Hz = 24.9W
264V/63Hz = 27.1W
4.1.1.11 Dynamic test
H=4A,t1=25ms,slew Rate = 0.8A/ms (Rise)
L=0.3A,t2=25ms,slew Rate = 0.8A/ms (Full)
90V/47Hz
264V/63Hz
4.1.1.12 HI-POT test:
HI-POT test一般可分为两种等级:
输入为3 Pin(有FG者),HI-POT test为1500Vac/1? minute.Y-CAP使用Y2-CAP
输入为2 Pin(无FG者),HI-POT test为3000Vac/1? minute.Y-CAP使用Y1-CAP
DA-14B33属於输入3 PIN HI-POT test 为1500Vac/1 minute.
4.1.1.13 Grounding test:
输入为3 Pin(有FG者),一般均要测接地阻(Grounding test),安规规定FG到输出线材(输出端)的接地电阻不能超过100MΩ(2.5mA/3 Second)。
4.1.1.14 温昇记录
设计实验定案後(暂定),需针对整体温昇及EMI做评估,若温昇或EMI无法符合规格,则需重新实验。温昇记录请参考附件,D5原来使用BYV118(10A/40V Schottky barrier 肖特基二极管 ),因温昇较高改为PBYR1540CTX(15A/40V)。
4.1.1.15 EMI测试:
EMI测试分为二类:
Conduction(传导干扰)
Radiation(幅射干扰)
前者视规范不同而有差异(FCC : 450K - 30MHz,CISPR 22 :150K - 30MHz),前者可利用厂内的频谱分析仪验证;後者(范围由30M - 300MHz,则因厂内无设备必须到实验室验证,Conduction,Radiation测试资料请参考附件) .
4.1.1.16 机构尺寸:
设计阶段即应对机构尺寸验证,验证的项目包括 : PCB尺寸、零件限高、零件禁置区、螺丝孔位置及孔径、外壳孔寸…,若设计阶段无法验证,则必须在样品阶段验证。
4.1.2 样品验证:
样品制作完成後,除温昇记录、EMI测试外(是否需重新验证,视情况而定),每一台样品都应经过验证(包括电气及机构尺寸),此阶段的电气验证可以以ATE(Chroma)测试来完成,ATE测试必须与电气规格相符。
4.1.3 QE验证:
QE针对工程部所提供的样品做验证,工程部应提供以下交件及样品供QE验证。
开关电源的优缺点
1、功耗小,效率高。在开关电源电路中,晶体管V在激励信号的激励下,它交替地工作在导通-截止和截止-导通的开关状态,转换速度很快,频率一般为50kHz左右,在一些技术先进的国家